转子、磁阻机器以及转子的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于磁阻机器的转子，其包括构造为圆柱形的软磁元件，其中，该软磁元件具有用于构造磁通阻碍物的凹处。
【背景技术】
[0002]用于同步磁阻机器的转子通常装备有圆柱形的软磁元件，其同轴地布置在转子轴上。为了构造至少一个极性对或者说空隙对，所述软磁元件包括磁通引导段以及磁通阻碍物段，其相互间不同之处在于形成不同强度的导磁性。具有更大导磁能力的区段以已知的方式称作转子的d轴，并且具有相对较小传导能力的区段称作转子的q轴。当d轴具有尽可能大的导磁能力并且q轴具有尽可能小的导磁能力时，出现磁阻马达的最佳效率并且由此出现最佳的扭矩利用。
[0003]经常通过沿着q轴在软磁元件中构造多个用空气填充的凹处实现这种前提条件，由此阻碍沿着q轴方向的磁通并且因此降低导磁性。如此构造的软磁元件随后安装在转子轴上并且沿轴向以及切向上固定。出于稳定缘故，一个或多个磁通阻碍物通过径向上定向的内部接片分成两部分。所述接片布置提高了板组的强度，这尤其优化了运行时的转子稳定性。接片的宽度很小，从而将对导磁性的影响保持得尽可能小。
[0004]通常通过变频器供给同步磁阻马达，由此将转速从O提高到运行速度并且可以在运行期间进行调节。用于起动马达的转速尤其能够逐步地提高。如果与之相反同步磁阻马达在刚性网上运行，那么要使用起动笼，从而实现异步起动。一旦转子的转速近似于同步的转速，磁阻力矩占优势并且转子与环绕的旋转场同步地运行。
[0005]所使用的起动笼的结构相应于标准的异步机器中的实施方式。该转动件由各个在端部侧短接的导体棒组成。通过转子板组中额外的凹处实现将起动笼固定在转子上。然而这种转子的结构以及其制造是比较复杂的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是如此改进一种用于磁阻机器的转子，从而克服上面所述的缺点。
[0007]该目的通过按权利要求1的特征所述的用于磁阻机器的转子得到解决。转子的其它有利的实施方式是从属权利要求的主题。
[0008]因此根据权利要求1提供了用于磁阻机器的转子，其包括构造为圆柱形的软磁元件，该元件具有一个或多个用于构造磁通阻碍物的凹处。
[0009]在按本发明的转子的优选实施方式中，将软磁元件构造成板组，其(如现有技术公开的那样)由多个沿着转子的轴向相互堆叠的板构成，所述板相互绝缘。这种结构防止软磁元件中出现涡流。
[0010]按本发明，所有磁通阻碍物或者一部分磁通阻碍物通过一个或者多个接片划分。所述接片的布置一方面具有给予转子额外的尤其沿径向的稳定性的目的。另一方面该转子按本发明分成内部的以及外部的转子区域。各个接片的分布形成了封闭的线条，该线条将转子沿径向分成内部的和外部的转子区域。
[0011]布置的磁通阻碍物理想地没有示出局部搭接的分布，也就是说没有磁通阻碍物逾越内部的和外部的转子区域之间的分界线。禁止局部搭接的分布涉及连续的磁通阻碍物段。通过接片划分的磁通阻碍物能够相应地布置成局部搭接。
[0012]将转子分成内部的以及外部的区域影响并且优化转子的起动特性。在磁阻机器的转子使用中能够放弃使用变频器，也就是说按本发明的转子结构实现了在用恒定的频率施加三相电流时异步的转子起动。
[0013]外部的转子区域的设计方案尤其用于形成一种起动笼，其作用方式基本上相应于标准异步机器的起动笼的作用方式。不需要额外的防护措施，其至今为止对于这种转子用于实现起动笼是必要的。
[0014]按本发明的转子的生产、制造和运行明显地得到了简化。尤其能够通过外部的转子区域模仿起动笼的至少一个导体棒。按本发明，所述磁通阻碍物的位于外部转子区域内的部分形成了起动笼的部分。按本发明，如此模仿的起动笼的每个部分是磁通阻碍物的部分，除了短路环，其不是转子活动部件的部分。
[0015]因此，通过按本发明的转子板区段能够在使用相同的转子板的情况下根据使用情况不仅制造在刚性网上运行的具有起动笼的同步磁阻机器，而且也制造没有起动笼的变频运行的同步磁阻机器。
[0016]在有利的实施方式中，所述接片没有沿径向定向或者仅仅部分地沿径向定向。通过该接片的合适的取向能够实现转子区域的任意划分。
[0017]所述接片引导件的形状或者说具体分布尤其是可变的。接片引导件的圆形的分布是合适的，从而获得了环形的内部的和外部的转子区域。
[0018]也可以考虑备选的接片引导件，其中获得矩形的或者说四边形的内部的转子区域。外部的转子区域通过位于外部的转子面形成。此外存在如下可能方案，即内部的区域分段地靠近转子的外圆周或者说毗邻转子的外圆周。所述内部的转子区域理想地具有基本上圆形的形状，其分段地尤其在q轴线的区域内毗邻转子的外圆周。
[0019]所述转子有利地具有偶数数量的极数，尤其两个、四个、六个或八个极。各个磁通阻碍物的布置基本上相应于US专利文件US 5，818，140的技术指导，在这方面详细地参照该文件。US 5，818，140的转子如本发明的转子具有单独的磁通阻碍物作为电磁作用的元件，其必要时还完全地或者部分地用永磁体进行填充。无论如何，这种转子具有纯粹的磁通阻碍物剖面，没有额外电磁作用的元件。所述磁通阻碍物分别基本上拱形围绕转子的极性段的q轴对称地延伸。然而相对于在US 5，818，140中公开的技术指导，按本发明的主题的不同之处在于按本发明的接片引导件，其将转子分成外部以及内部的转子区域。
[0020]一个或者多个磁通阻碍物能够至少部分地用顺磁或者反磁的填充材料进行填充。至今为止通常用空气填充各个磁通阻碍物。然而在用合适的相对于空气具有更好的顺磁或者说反磁特性的材料填充一个或多个磁通阻碍物时获得了改善的转子特性。
[0021]合适的材料例如包括金属氧化物和/或铝和/或铝合金和/或铜和/或铜合金和/或合成材料和/或陶瓷和/或纺织品和/或木料。也可以考虑由提到的成分中的两种或者更多种构成的混合物。
[0022]理想地用相应的填充材料填充两个转子区域，也就是说两个转子区域的磁通阻碍物。然而要指出，这不是用于按本发明使用转子的必要条件。同样可以考虑用相应的填充材料填充仅仅内部的或者仅仅外部的区域。
[0023]所述两个转子区域不必强制地用相同的填充材料进行填充。特别优选用包含铝或者说铝合金的填充材料填充外部的转子区域的一个或多个磁通阻碍物。外部磁通阻碍物的这种填充具有足够的传导能力，从而模仿起动笼的常规的导体棒。
[0024]在此，尤其用能够导电的并且不能够导磁的填充材料、尤其用包含铝或者说铝合金的填充材料来填充外部转子区域的一个或多个磁通阻碍物，并且内部的转子区域的至少一个磁通阻碍物、优选多个磁通阻碍物、理想地所有磁通阻碍物没有用该填充材料进行填充。在此，内部的转子区域的一个或者多个磁通阻碍物能够完全不填充，也就是包含空气地，或者用其它填充材料、尤其用不能导电的和不能导磁的填充材料例如合成材料、陶瓷、纺织品或者木料以及其各个混合物进行填充。
[0025]根据另外的设计方案，完全或者部分地用永磁材料填充内部的转子区域的一个或多个磁通阻碍物。由此改善了电机的效率以及功率因子。
[0026]填充材料的置入可以作为插入转子板组的相应凹槽中的固体材料实现。作为备选方案，通过浇注尤其喷注方法能够实现对一个或多个磁通阻碍物的填充。
[0027]此外，本发明涉及一种磁阻机器，尤其同步磁阻机器，其具有至少一个按本发明或者说按本发明的有利的设计方案所述的转子。按本发明的磁阻机器的优点和特征明显相应于按本发明的转子的或者说按本发明的转子的有利设计方案的优点和特征。出于该原因应该放弃重复的描述。
[0028]所使用的转子的按本发明的特征现在导致即使在刚性的三相电网上没有变频器的情况下也可以实现磁阻机器的运行。所述外部的转子区域的设计方案用于构造起动笼，从而不用变频器情况下能够起动转子并且能够置于同步的旋转运动之中。例如通过按本发明的外部的转子区域模仿一个或多个导体棒，其中，外部的转子区域与在端侧布置在转子上的短路环组合地形成起动笼。
[0029]此外，本发明涉及一种用于制造按本发明或者说按本发明的有利的设计方案所述的转子的方法。按本发明提出，转子组中的磁通阻碍物的至少一部分至少部分地通过浇注用顺磁的和/或反磁的介质进行填充。待制造的转子具有内部的以及外部的转子区域。
[0030]按本发明还用轴向力加载不要填充的转子区域。这导致通过填充待填充的转子区域的磁通阻碍物阻止填充介质进入不要填充的转子区域的磁通阻碍物中。例如应该用顺磁的或者说反磁的介质填充外部转子区域的磁通阻碍物。在这种情况下将轴向力、也就是沿着转子旋转轴线方向的力施加到内部的转子区域上，使得注入的材料不能够进入内部的转子区域的磁通阻碍物中。
[0031 ] 轴向力能够交替地施加到内部的或者说外部的转子区域上，从而能够用不同的材料填充磁通阻碍物。
[0032]优选为了施加轴向力使用合适的张紧工具，其在一侧或者在两侧作用到圆柱形的转子型材的端侧上。张紧工具的支撑面理想中近似或者说精确地相应于不要填充的转子区域的几何尺寸。
[0033]如果要将不同的填充材料置于内部的